自然通讯一种受乌贼皮肤启发的动态热

有效的热管理对许多现代技术(如电子线路、智能服装和建筑环境控制系统等)的运行至关重要，并且可以大大较少全球能源的使用。目前为止开发出的热管理系统根据其基本操作模式主要被分为“被动式”和“主动式”两类。被动加热技术成本低、能源效率高、易于实现，但其为静态的，对不断变化的条件没有响应；与之相反，主动加热技术是动态的，且易于使用，但其相对昂贵、能源效率低且安装复杂。因此，亟需开发出一种将二者优点相结合的“理想”的热管理平台。

基于此，本文受乌贼皮肤动态变色的启发，利用太空毯的静态红外反射设计，开发出一种具有动态体温调节特性的复合材料。

图1乌贼的照片及乌贼皮肤层的示意图

乌贼皮肤由多层组成，其中一层包含红色、黄色和棕色的色素细胞器官，这些器官由通过神经支配的肌肉细胞环绕中央色素细胞组成，并按一定序列排列。这种高度进化的天然结构允许色素细胞通过肌肉细胞在收缩的点状和扩张的板状状态之间动态切换，从而调节局部着色并改变光通过皮肤的传输。因此，其成为新型体温调节平台有前途的模型。

图2体温调节复合材料的制备工艺图及内部结构的SEM图

首先，通过两步斜角沉积工艺用电子束将红外反射的纳米铜膜蒸发到支撑基板上，从底层连续的金属(铜)涂层中获得排列倾斜的纳米柱。之后，将红外透明的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物直接涂在纳米结构金属层上，稳定地锚定该弹性体内的铜柱。最后，对支撑基板产生的复合材料进行热处理和分层，得到了独立的复合材料。

图3对复合材料的设定温度和温度调节性能的机械控制图

图4采用机械驱动的复合材料套筒对体温进行自适应局部调节图

通过一系列性能测试，证明了该复合材料可以通过应变快速致动，并且具有耗能少，能量效率高，在大面积上易制备，易驱动，无滞后的可逆性及可调性，重复循环的稳定性，柔软、可拉伸，可快速响应，动态环境设定温度范围大等多种优点。

该团队所开发的动态热调节材料具有前所未有的性能和优点，从而极大地推动了多个领域的技术发展，有可能在广泛实施的基础上改变现代能源消费模式。

文献链接：

LeungEM,EscobarMC,StiubianuGT,etal.Adynamicthermoregulatorymaterialinspiredbysquidskin.Nature

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